打造云南現代農業新業態

云南省作物生產與智慧農業重點實驗室

以云南農業大學為依托單位建設的云南省作物生產與智慧農業重點實驗室于2020 年12 月獲得立項培育，2023 年3 月通過驗收。

該重點實驗室依托云南豐富生物資源特別是作物資源的稟賦，以云南農業大學作物學一級學科博士點和博士后科研流動站為基礎，以水稻、玉米、馬鈴薯、甘蔗等主要糧經作物和云菜、云果等高原特色作物為研究對象，聚焦國家重大戰略和云南經濟發展重大需求，圍繞“作物資源數字化與智能育種、作物生長模型與大田智能控制、產品安全與專家智能決策、作物生產智能裝備”等4 個主要研究方向，構建覆蓋作物全生命周期的數字鏈，打造云南現代農業新業態，是目前我國西部地區唯一的智慧農業省部級重點實驗室。實驗室建設極大地帶動了學科、專業建設和人才培養。2022年，“ 智 慧 農業”獲得二級學科博士點備案，設立了“作物智慧生產”和“作物智慧育種”碩士點研究方向，“智慧農業”本科專業獲得首批成功招生；同時，“作物學”和“智慧農業”雙雙入選云南省一流學科建設計劃。科研工作不斷創新，成果顯著。

1 雜交水稻雌性不育制種新體系的構建

云南農業大學稻作研究所李東宣教授和陳麗娟教授團隊通過水稻雌性育性控制基因FST 的表達操作，利用苯達松轉基因“中轉”刪除技術，實現了水稻苗期的轉基因致死刪除和雌性核不育系的非轉基因種苗的繁殖，并進一步構建了“水稻雌性不育系+雄性不育系”，即“FM 系法”雜交水稻制種技術新體系，為實現雜交水稻機械化高效制種提供了新的技術方案。

2 甘蔗最小基因組測序與解析

云南農業大學李富生教授團隊利用轉錄組、基因組、重測序結合生態繁育等技術對甘蔗近緣野生種——蔗茅（Erianthus fulvus，E. fulvus，2n=2X=20）開展研究，成果以題為A chromosome-level genome assembly forErianthus fulvusprovides insights into its biofuel potential and facilitates breeding for improvement of sugarcane 在中科院一 區TOP 期 刊《Plant Communications》在線發表（IF8.625，原文鏈接https://www.cell.com/plant-communications/fulltext/S2590-3462(23)00060-3）。蔗茅是甘蔗屬復合體（Saccharum Complex）植物中染色體數目最少（2n=20）、基因組最小（902Mb）的野生種資源，相對于甘蔗基因組大，遺傳背景復雜，收獲物蔗莖為營養體導致產量、品質等性狀的表現受環境因素影響大等缺點，蔗茅在甘蔗基因工程育種中具有良好的優勢，有望作為甘蔗遺傳育種的“模式植物”。所以，蔗茅的全基因組測序是甘蔗基礎生物學研究的一個里程碑，有助于育種專家未來的漸滲計劃，探究甘蔗染色體遺傳規律，加速甘蔗的高貴化育種過程做出卓越貢獻。

圖2 蔗茅基因組特征CIRCOS 圖

3 云南農業信息基礎數據倉庫的構建與利用

根據云南地形特征，結合重點實驗室建設需求，分別基于云南農業大學基地以及合作單位基地開展農田生態系統和主要農作物系統的田間實驗、數據分析、模型構建、系統研發等工作，構建了云南省氣象空間數據庫、土地利用與土壤類型空間數據庫、土壤養分空間數據庫、地形地貌空間數據庫，為構建作物生長模型奠定基礎。

圖3 云南農業信息基礎數據庫

4 數據采集數字芯片及裝備的開發

基于大數據和作物生長模型，運用深度學習算法，研發數字植物工廠控制儀器專用設施和生產環境智能化調控系統，實現光合作用精準調控、水肥營養液精準利用、特種微量元素精準吸收等。將上述理論成果開發為嵌入式軟件，研制手持式、便攜式、移動式智能裝備。

5 云南省農業供求預測預警系統的開發

圍繞消費需求，通過農產品產地、產量、品質、銷地、銷量、銷售方式和價格等數據和市場分布、容量、產品市場交易數據，利用結構方程（SEM）、深度學習算法等方法構建模型，研究農產品價格走勢、市場容量、銷售品種、銷售空間布局等市場行情，通過精準市場分析與預測，推動供需精準匹配，實現以需訂產、以銷帶產，全面提升作物生產效率。

圖4 數據采集系統

圖5 云南省農業供求預測預警系統

圖6 病蟲草害防治數字化平臺

6 病蟲草害防治數字化平臺成功上線

開展基于遷移學習的小樣本病蟲害識別模型研究，開發基于生成對抗網絡的病蟲害樣本增強模型、基于鴻蒙和YoLoV5 的病蟲害大、中、小目標檢測模型。集成了“協同智能診斷后臺”，實現了病害照片的智能診斷及地理信息的管理，完成病蟲害自動診斷系統的集成，實現拍照上傳及實時視頻自動病蟲害診療。